Kako funkcionira Trimble ProPoint tehnologija?

Trimble ProPoint tehnologija, smještena unutar niza Trimble GNSS prijemnika, pruža izvanredne performanse u zahtjevnim GNSS okruženjima. Ova tehnologija uključuje revolucionarno upravljanje mjerenjima korištenjem najnovijih dostignuća u fuziji GNSS tehnologije i inercijalnih senzora.

Godine 1992., Trimble je izdao prvi komercijalni GNSS prijemnik za centimetarsko pozicioniranje u stvarnom vremenu pomoću Real Time Kinematic (RTK) tehnologije. Iako je ovaj sustav prve generacije zahtijevao postavljanje rovera na poznatu lokaciju za inicijalizaciju sustava, bio je revolucionaran za geodete, omogućavajući topografsko mjerenje i kolčenje u stvarnom vremenu.

Kasnije primjene, kao što su upravljanje građevinskim strojevima i poljoprivreda, rezultirale su razvojem „engine“-a za pozicioniranje koji su omogućavali brze inicijalizacije u pokretu i pozicioniranje s niskom latencijom. Trimble ProPoint GNSS „engine“ je peta generacija preciznog „engine“-a za pozicioniranje RTK/RTX, razvijenog za pružanje pozicija i orijentacije iz fuzije GNSS signala, svjetskih korekcijskih servisa i mjernih podataka iz različitih senzora.

Aktualni Trimble GNSS prijemnici koji podržavaju ProPoint GNSS pozicioniranje su Trimble R12i, Trimble R780, Trimble R580 i Trimble Catalyst DA2.

ARHITEKTURA TRIMBLE PROPOINT SUSTAVA

Podrška za najnovije konstelacije i frekvencije

Svemirski GNSS segment neprestano se modernizira novim generacijama satelita. Novi signali, iako poboljšavaju performanse korisničke opreme, predstavljaju izazov za proizvođače prijemnika u prijenosu novih signala. Trimble prijemnici opremljeni Trimble Maxwell™ 7 i Trimble ProPoint tehnologijom spremni su iskoristiti prednosti svih trenutnih GNSS signala koji se šalju na svim frekvencijama. To uključuje:

• GPS: L1 C/A, L1C, L2E, L2C, L5
• GLONASS: L1 C/A, L1P, L2P, L2 C/A, L3 CDMA
• Galileo: E1, E5A, E5B, E5AltBOC, E6
• BeiDou: B1C, B1i, B2i, B2A, B2B, B3i
• QZSS: L1 C/A, L1S, L2C, L5, LEX
• IRNSS: S1 C/A, L5
• SBAS: L1 C/A, L5
• MSS: Trimble RTX, OmniSTAR

Trimble ProPoint tehnologija koristi sve dostupne signale, pod uvjetom da bazna RTK stanica šalje korekcije za iste signale. To rezultira fleksibilnijim i preciznijim rješenjem u zahtjevnim GNSS okruženjima. ProPoint tehnologija također omogućuje fleksibilno upravljanje signalima, što pomaže u ublažavanju učinaka degradacije signala. Na primjer, kada su pojedine frekvencije i konstelacije lažirane ili ometane, prijemnik i dalje pruža pouzdano pozicioniranje koristeći dostupna mjerenja.

Integracija IMU podataka s RTK i RTX

ProPoint „engine“ dizajniran je iz temelja s inercijalnom navigacijom i senzorskom fuzijom na umu. Sirova GNSS mjerenja, zajedno s podacima iz žiroskopa i akcelerometra, kombiniraju se u jedinstveno rješenje pozicioniranja i orijentacije. IMU je u većini proizvoda Trimble-ov vlastiti dizajn izrađen na istoj ploči kao i GNSS prijemnik. Ova tijesna integracija pruža robusno rješenje koje maksimizira prednosti GNSS-a i INS-a.

Robusne tehnike procjene za otkrivanje izvanrednih vrijednosti

Trimble ProPoint „engine“ u primljenim ulaznim podacima identificira svako mjerenje koje se ne podudara sa stohastičkim modelom. Za svako mjerenje koje se ne podudara s njegovim stohastičkim modelom, „engine“ će odbiti mjerenje, prilagoditi stohastički model dodijeljen mjerenju ili ispraviti mjerenje. Ova metoda omogućava preciznu procjenu pozicije čak i mjerenjima koja sadrže jedan ili više izvanrednih vrijednosti.

Načini pozicioniranja

ProPoint podržava različite načine pozicioniranja samo pomoću GNSS-a i GNSS/INS pozicioniranja. To uključuje sljedeće:

• Precizno pozicioniranje: GNSS-SBAS, GNSS-DGNSS, GNSS-RTK, GNSS-RTX
• Precizno pozicioniranje s orijentacijom: GNSS/INS-SBAS, GNSS/INS-DGNSS, GNSS/INS-RTK, GNSS/INS-RTX

Ovisno o dostupnosti diferencijalnih korekcija, „engine“ će glatko prijeći iz jednog načina pozicioniranja u drugi kako bi omogućio neprekidno pozicioniranje.

Integrirani RTK xFill

Tijekom razdoblja prekida Internet ili radio veze, kada korekcija bazne stanice nije dostupna, Trimble xFill tehnologija pruža korekciju koja omogućava nastavak pozicioniranja s centimetarskom točnošću tijekom kratkih razdoblja. Ovo ne samo da eliminira prekide u pozicioniranju, već omogućuje i kratki izlet u područje koje je zasjenjeno od signala referentne stanice, ali još uvijek vidljivo satelitskim konstelacijama. Kako bi postigli centimetarsko pozicioniranje pomoću GNSS signala, Trimble xFill pruža specijaliziranu korekciju koju šalju sateliti na L-bandu, generiranu pomoću Trimble RTX® tehnologije (Trimble Real-Time eXtended).

Trimble xFill tehnologija može proizvesti RTK pozicije s razinom točnosti sličnoj tradicionalnim diferencijalnim RTK, jer otklanja iste izvore pogrešaka. Pogreška sata satelita, pogreške orbita i sistematske pogreške koje se poništavaju diferencijalnim procesiranjem u standardnom RTK procesiranju, modeliraju se i šalju kao dio Trimble RTX korekcije.

Te pogreške tada postaju poznate i mogu se pravilno uzeti u obzir prilikom procesiranja mjerenja rovera. Atmosferske pogreške obrađuju se pomoću algoritama razvijenih posebno za Trimble RTX sustav, smanjujući sve preostale učinke na prihvatljivu razinu za visoko precizne GNSS pozicijske aplikacije. Kao rezultat toga, ukupno procesiranje Trimble RTX podataka pruža modeliranje preostalih pogrešaka usporedne kvalitete s klasičnom RTK metodom.

Iskoristite kapacitet CPU-a u modernim platformama

S brojem GNSS signala povećava se i računalna snaga potrebna za obradu svih mjerenja. Da bi se riješio ovaj izazov, Trimble je proizveo platforme prijemnika s nadograđenim procesorima i najnovijim Trimble Maxwell 7 GNSS ASIC (Application-Specific Integrated Circuit). To omogućava isporuku pozicija kontrolnim sustavima s minimalnim kašnjenjem, istovremeno smanjujući ukupnu potrošnju energije.

PREDNOSTI TRIMBLE PROPOINT TEHNOLOGIJE

Uključivanje ProPoint „engine“-a u različite aplikacije donosi ključne prednosti u smislu točnosti, dostupnosti i integriteta. U usporedbi s prethodnom generacijom RTK/RTX „enginea“, Trimble ProPoint „engine“ postiže barem 30% bolje rezultate u izazovnim GNSS okruženjima, kao što su blizina krošnji drveća i objekata. Ova poboljšanja uključuju skraćenje vremena potrebnog za postizanje centimetarske preciznosti, povećanje točnosti pozicioniranja i veću pouzdanost mjerenja.

Trimble GNSS prijemnici koji podržavaju Trimble ProPoint tehnoogiju

Točnost

Većina stvarnih projekata zahtijeva rad u izazovnim okruženjima gdje je dostupnost satelita otežana. Drveće, zgrade, mostovi i druge prepreke blokiraju i reflektiraju dolazne signale. Trimble ProPoint u GNSS- only načinu rada, s fleksibilnim upravljanjem signalima i optimalnim single filter pristupom, pruža rezultate točnosti na centimetarskoj razini čak i pod krošnjama drveća, gdje su u prošlosti najbolje postizane preciznosti na decimetarskoj razini. Za primjene gdje je vidljivost većine satelita (neba) blokirana, integracija IMU mjerenja i GNSS mjerenja nudi najbolje rješenje. ProPoint „engine“ čvrsto integrira dostupna GNSS i IMU mjerenja, pružajući preciznost na razini centimetara i orijentaciju tijekom tih događaja.

Latencija izračunatih rezultata također je važan čimbenik u kontroli autonomnih vozila. Pozicija može biti vrlo precizna, ali ako postoji kašnjenje, ona ima malu vrijednost za performanse i sigurnost sustava. ProPoint „engine“ proizvodi pozicije i orijentacije s latencijom manjom od 20 milisekundi pri stopama ažuriranja do 100 Hz.

Dostupnost

Omogućavanje rada u težim terenskim uvjetima proširuje raznolikost potencijalnih primjena i pruža bolji povrat ulaganja za krajnjeg korisnika tehnologije. Trimble ProPoint „engine“ u GNSS-only i GNSS/INS načinima rada pruža točnost na centimetarskoj razini u šumovitim i urbanim okruženjima, gdje bi prethodni „engine“-i imali znatnih poteškoća.

Rad u RTK načinu rada koristi xFill integriranu tehnologiju kako bi se omogućio nastavak rada i kada izvor korekcija nakratko nije dostupan. To povećava dostupnost u odnosu na ono što mogu postići RTK prijemnici koji ne koriste PPP tehnologiju za ublažavanje gubitka korekcija s lokalne baze.

Integritet

Pravilna procjena točnosti od ključne je važnosti za upravljanje autonomnim strojevima s točnošću na razini centimetara. Horizontalni i vertikalni pokazatelji preciznosti su esencijalni za aplikacije, jer omogućavaju pouzdano korištenje informacija o poziciji i orijentaciji. Svaka pogreška u procjeni može dovesti do neispravnog finalnog proizvoda, oštećenja opreme, a u najgorem slučaju, do ozljeda osoblja.

Opsežno testiranje ProPoint tehnologije u različitim okruženjima diljem svijeta rezultiralo je procjenama koje točno odražavaju preciznost, zahvaljujući poboljšanom modelu šuma i sposobnošću prilagodbe tih modela bilo kojem okruženju.

DOKAZANA UČINKOVITOST

Za procjenu sposobnosti ProPoint tehnologije, bilo je neophodno izvesti terenska testiranja koja bi precizno oponašala svakodnevne izazove s kojima se korisnici susreću na terenu. U tu svrhu, Trimble je realizirao opsežan program testiranja koji se provodio širom svijeta. Svaki test je posebno dizajniran da uključuje različita okruženja s tipičnim GNSS preprekama kao što su drveće i zgrade. Ovdje su prikazani primjeri iz GNSS i GNSS/INS RTK testiranja, provedenih s ciljem usporedbe prethodne generacije „engine“-a za pozicioniranje s ProPoint „engine“-om. Slični rezultati postignuti su i u RTX načinima rada.

GNSS performanse

Analizirajući RTK podatke rovera gdje je udaljenost do bazne stanice bila 19 km (5 metara udaljenog od dvokatne zgrade i u blizini drveća), uočava se značajno poboljšanje i u veličini pogrešaka pozicije, i u točnosti procjene tih pogrešaka. Na svakom grafikonu, gornja os prikazuje pogrešku pozicije u horizontalnoj ravnini, dok donja os prikazuje pogrešku u vertikalnoj ravnini.

Plave linije predstavljaju pogrešku pozicije u odnosu na poznate koordinate točke na terenu. ProPoint tehnologija pruža točnije i preciznije rezultate u usporedbi s prethodnom generacijom RTK „engine“-a.

Crvene i narančaste linije prikazuju procjene pogrešaka od 1-sigme, 2-sigme i 3-sigme koje prijemnik izdaje u stvarnom vremenu. Primjećuje se dramatično poboljšanje s ProPoint tehnologijom, koja bolje procjenjuje stvarnu pogrešku pozicije u ovakvim izazovnim uvjetima. Procjene pogrešaka su također stabilnije, što korisnicima omogućava da u stvarnom vremenu efikasnije ocijene zadovoljava li pozicija njihove standarde preciznosti.

Pozicioniranje prethodne generacije RTK motora

Pozicioniranje Trimble ProPoint motora

GNSS/INS performanse

Sljedeći rezultati dolaze iz testne vožnje u predgrađu, duge 13 km, koristeći kombinirani GNSS/INS sustav (RTK), koji započinje blizu bazne stanice i proteže se do udaljenosti od otprilike 9 km od nje. Uočeno je značajno poboljšanje u preciznosti horizontalnog pozicioniranja, posebno u 95% slučajeva. To se vidi na grafikonima gdje su rezultati ProPoint tehnologije prikazani plavom bojom. Ova poboljšanja su uspoređena s visoko preciznim, obrađenim podacima trajektorije dobivenim pomoću Applanix POSLV sustava („high end“ IMU sustav).

Slična poboljšanja primjećuju se i u vertikalnoj izvedbi. Pogledom na kumulativnu distribucijsku funkciju, koja prikazuje greške u visinskom mjerenju, jasno su vidljiva poboljšanja. S prethodnom generacijom GNSS/INS sustava, 95% mjerenja visine bilo je unutar 78 mm od stvarne visine, dok je s ProPoint tehnologijom 95% mjerenja visine bilo unutar samo 23 mm od stvarne visine.

Trimble ProPoint je investicija u budućnost, spreman za spajanje sadašnjih i budućih GNSS mjerenja s inercijalnim i senzorskim podacima kako bi pružio vrhunske performanse u najizazovnijim okolinama. Ako su točnost, dostupnost i integritet Vaši ključni zahtjevi, tada je ProPoint idealan izbor.

Pročitajte originalni Trimble članak ovdje.